直插式微机化氧量自动分析仪使用说明书.doc

直插式微机化氧量自动分析仪使用说明书yhg-101c型直插式微机化氧量自动分析仪是在总结yhg系列氧化锆氧量分析仪多年研究和应用经验后，研制成功的新型氧量分析仪，适用于炉气气氛极端复杂的硫酸生产装置及其它工业锅炉生产装置上。它的主要特点是氧量检测器的结构设计及铂电极的化学配方、涂敷工艺充分考虑了被测炉气组分极端复杂这一特点，可保证检测器在直插条件下应用时，具有足够长的寿命。而其信号转换部分以89c52微处理器为核心，通过软件实现仪表大部分功能，硬件配置重点强化仪表的抗干扰措施。从提高氧量测量值可靠性入手，延长氧量检测器的连续使用寿命，并使仪表具备与检测器要求相适应的自诊断功能及抗干扰能力，是当前氧化锆氧量分析仪面临的重大技术课题。本仪表在完善氧化锆探头金属化工艺及仪表信号处理器实现智能化等方面有较大突破，具体内容如下： 多孔性铂电极的化学配方及涂敷工艺可保证氧量检测器氧化锆探头在焙烧炉气氛中有足够的使用寿命。 仪表具有多种线性量程选择。 仪表温度控制系统所给出的升温曲线能满足氧化锆材料对升温速度的要求。 仪表信号具有必要的自诊断功能。1. 工作原理本仪器依据浓差电池原理构成，和其它电池一样，它具有两个半电池，而在两电极之间，用固体电介质氧化锆联结。在高温下，当氧化锆两侧有氧浓差时，就形成了氧浓差电池，电池电动势的大小可根据奈恩思特(nernst)公式计算，即： 式中： e浓差电池输出，mv; n电子转移数，在此为 4；r理想气体常数，8.314 wsmol； f法拉第常数，96500 c；t绝对温度，k； po2高浓度侧氧分压； po2低浓度侧氧分压。当电池工作温度固定于700时，上式为： 由上式可知，在温度700时，当固体电介质一侧氧分压为空气(20.6%)时，由浓差电池输出电动势e，就可以计算出固体电介质另一侧氧分压，这就是氧化锆氧量自动分析仪的测氧原理。700时氧浓差与氧浓差电势关系见附录a。2.主要技术参数2.1 测量范围05.0 %o2、 010.0 %o2、 025.0 %o2 2.2 测量精度：5级2.3 响应时间：30s(90%测量值) 2.4 控温温度：7002.5 显示内容：氧浓(o2%)、氧势(mv)、炉温() 、报警上、下限（o2%）2.6 键盘设定：报警上、下限设定，探头零电势校正2.7 输出： 420ma （010ma，订货时说明） 2.8 负载电阻： 0-800(4-20ma输出)2.9 检测器有效插入长度为1.0m3. 使用条件3.1信号处理器的使用条件3.1.1仪器安装环境应无易燃、易爆和强腐蚀性气体，并要求通风良好。3.1.2 工作环境温度：0-453.1.3 工作环境湿度：90%3.1.4 供电电压：220v.ac10% 50hz3.1.5 功率消耗：150w3.2 氧量检测器的现场安装条件检测器的现场安装场所必须满足下列条件：3.2.1砷氟含量各不达于0.1，以保证氧化锆探头长期稳定运行.3.2.2 避开震动场合；3.2.3要有足够的工作空间。4. 仪器的组成整套仪器由氧量检测器、信号处理器及有关附件组成。4.1 氧量检测器 氧量检测器由防尘装置、氧化锆管、加热电炉、测温热电偶、接线盒以及壳体等主要部件组成。整个装置采用全封闭型结构，以增加整个装置的密封性能，提高使用寿命。 氧化锆管是该检测器的核心，由它产生氧浓差电势信号，使用时应注意避免剧烈震动，以免损坏。 检测器内加热电炉的作用是提供氧化锆元件正常工作所需的温度，为延长加热电炉的寿命，在工艺上做了特殊的处理。由于检测器本身带有加热装置，因而在不高于700的环境中能正常工作。4.2信号处理器 yhg-101c型微机化氧量自动分析仪的信号处理器实际上是一个小型的测控系统，由89c52单片机作为中央控制系统，内部包含了8k的程序存贮器，x5045p用作数据存贮器，采用串行方式连接按键输入，驱动led显示器，应用v-f转换技术实现a/d转换，提高了测量精度.将来自氧量检测器的模拟信号(氧势、热电势)分别调制成调频信号，经光电隔离后送至计算机，采用调频方式能将仪表输入、输出相互隔离，这样就消除了诸如大电流跳变所引起的干扰，能够克服高共模电压，因而大大提高了仪表的抗干扰能力。应用程序主要由主程序和子程序组成，所有的程序都采用模块结构编制，便于修改、增加软件功能，以满足不同用户的特殊需要。程序运算采用了三位浮点数，保证了运算的精度，对氧浓、炉温的计算，采用查表线性插值法，对炉温的控制采用增量式pid算式控制。信号处理器的电气原理框图见图1。 断偶检测 计 算 机电偶 放大 v/f 光隔 整形 三位led显示 zro2 放大 v/f 光隔 整形 十位键盘 输出电炉 可控硅降压 温控电路 光隔 f/ i 氧 量 报警检测器 图1 信号处理器电气原理框图5. 仪器的安装5.1取样点位置的选择 选择取样点的原则有：5.1.1 所取的气样能快速反映工艺状态的变化情况，即气体要具有代表性；5.1.2在硫酸生产装置应用时，当原料为硫铁矿时，为避免so3的冷凝，取样点气体温度应高于400，其范围为400-680。安装位置应选于炉气冷却器或电除尘进口工艺管道上，对带余热锅炉流程，则选于二烟道出口处。当原料为锌精矿时，为避免高温下，锌矿渣对检测器的堵塞，取样点气体温度应在300500之间，安装位置应在气化器出口、电除尘进口或在余热锅炉出口的工艺管道上。对非硫酸生产装置的烟气含氧量测量，其取样点应选取在炉气温度为200680范围内的设备上；检测器以与水平夹角0俯角方式按装。5.1.3 取样点的温度、压力、流量等参数不应变化太大；5.1.4氧检测器插入深度应达到烟道气流部位，避免死区；5.1.5 切忌在管道、烟道底部开口取样；5.1.6 取样点附近炉堂、烟道应无泄漏，否则将造成测量误差；5.1.7 要选择在易于维护、检修的地方。5.2 氧量检测器的安装氧量检测器的安装参照图2进行。图2b 氧量检测器安装示意图图2b设备留头制作预先加工好带法兰的89mm设备短节，长度l根据检测器实际需要插入深度而定（检测器出厂插入长度为1000毫米）。按要求选好取样位置(炉壁或管道)，开一个90的孔，将短节以和水平夹角0俯角方式焊接到设备上，焊接时要保证焊接处不漏气。对带余热锅炉流程，在选定取样点位置后，89mm设备短节应根据保温厚度适当加长穿过炉体保温砖，尾部成俯角与炉体钢壳焊牢，露出部分长度约150mm。必须注意：应保证89mm设备短节与炉体保温砖之间的密封，绝对不能泄漏。把检测器插入短节，在短节法兰与检测器法兰间垫上2-4mm厚的石棉垫，旋紧4个螺栓，使其不漏气即可。5.3 信号处理器的安装信号处理器的外形尺寸：水平垂直深 96144360mm 信号处理器的开孔尺寸：水平垂直 90+1138+1mm 5.3.1 信号处理器与检测器之间的连接信号处理器盘装于控制室, 亦可放在现场仪表保护箱内,它们之间连接线有锆管信号线两根采用rvvp21.5带屏蔽二芯电缆线敷设、电偶冷端补偿导线两根，采用k分度号kx-g型21.5带屏蔽二芯补偿导线敷设、电炉加热线两根，采用rvv22.5二芯电缆线敷设。信号处理器与氧量检测器之间的接线见图3。 5.3.2 接线时应注意下列要求:5.3.2.1 加热线与信号线应分开穿管；5.3.2.2 锆管的氧势、热电偶温度补偿信号线都是具有极性的信号线，安装时应注意极性的正确连接。图3 信号处理器与氧量检测器接线图6. 使用方法6.1 信号处理器的使用6.1.1 开机及状态说明置信号处理器于“测量”状态（出厂时，信号处理器已置于测量状态），开机后，显示屏显示“”符号，表示开机正常，2s后进入程序升温状态，显示屏显示温度，温度键对应指示灯亮，经40分钟到达温度并自动转入氧量测量程序，氧量键对应指示灯亮，led窗口显示当时氧量，输出通道给出测量范围、氧量有关的模拟量(4-20ma)或（010ma）。 6.1.2在线查询参数在“程序升温”状态下，仪表显示当时温度值，在正常“测量”状态下，仪表显示当时“氧量”值，当要查询“温度”或“氧量”以外的其它参数时，只要按下面板对应键，在显示窗口立即显示对应参数值，但按键动作不影响程序升温时温度或测量状态时氧量所对应的模拟输出量，且在6s后自动返回，恢复显示程序升温状态时的温度或测量状态时的氧量值。 总之在测量时，任何按键动作不影响与氧量相对应的模拟量输出，仅仅是显示内容的改变，且在6s后返回.6.1.3氧探头零电势的校正出厂时，用户不须按此项操作。用户在更换新锆管时、或使用一段时间需重新校正时，可按此项操作.注意：在进行校正时，必须将调节系统由“自动”切至“手动”，否则将使调节系统失控。6.1.3.1仪器的检测器置于有新鲜空气的环境中，并保证碳化硅过滤器的透气畅通，整套仪表正确接线，并进入测量状态. 6.1.3.2将开关“1”置于开即on位置，同时按氧势键和“”键；6.1.3.3如零电势为正值，用“”键，反之用“”键，使显示的氧量为20.6%. 6.1.4上下限报警设定值的改变：将开关“1”置于开即on位置，同时按上限报警(或下限报警)键和“”键，此时显示上限报警(或下限报警)设定值，如需进行改变，按“”或“”键，直至符合要求为止。6.3 投运步骤 调试完毕，按任意键结束：将开关“1”置于开即0ff位置，仔细检查氧量检测器是否符合第5节所述安装要求后，在检测器电炉温度达到700后，仪表应显示系统当时氧含量，并输出与氧量对应的模拟量。 7. 故障判别及排除方法7.1 在生产装置应用时仪器出现故障现象、原因、排除方法详见表1及表2. 7.2 故障处理步骤氧表故障（） 表1 信号处理器恒温700不正常仪器停电、拆下型号信号处理器对现场6根连线、用数字万用表分别对“电偶、电炉”两对线检查电偶直流电阻7加线路电阻，电炉直流电阻35加线路电阻，两者之间以及对“锆管”两电极引线电阻应100k检查不正常，到现场脱开电缆连线，检查检测器应符合上述要求。检查正常，可能信号处理器故障或传输线路有干扰。寄生产厂修理、或将热电偶屏蔽层一端良好接地。现场正常则为传输电缆故障。进行相应处理。现场不正常则为检测器故障、拆下检测器按附录c.3方法更换部件。氧表故障表2恒温700正常，氧量显示值不正常仪表停电，从工艺设备上拆出检测器冷却后移至信号处理器处，拆下过滤器清除积尘，使之疏通。 按故障（）方法检查“电偶”、“电炉”直流电阻和对应绝缘电阻。如正常，采用3米左右长6根普通导线，将检测器和信号处理器按图3正确接线。不正常，则按故障（）方法处理。仪器通电自动升温，40分钟后仪表恒温自动转入测量状态。仪器正常，用数字万用表档，测量“锆管”两端子：直流电阻为200以内；用数字万用表mv档测量“零电势”为5mv以内。仪器达不到上述要求，则将信号处理器返回生产厂修理。不符合要求，按附录c.2方法更换新锆管，并重新按上述要求通电检查。恢复全部正确安装，重新通电工作，如仍不正常。（1）取样点周围工艺漏气。（2）传输电缆存在严重干扰。（3）碳化硅重新堵塞。符合要求则仪器工作基本正常可按6.1.3节操作。（1）解决漏气。（2）消除干扰。（3）按5.1节重新选择取样点。8. 仪表成套性全套仪表装箱清单：信号处理器1台处理器安装夹板及螺丝1套氧量检测器1台检验合格证1件碳化硅过滤器（备件）1只使用说明书1本附录a 氧浓度浓差电势对照表（0.115%o2）(计算条件：参比气氧浓度为20.6%，工作温度700)。氧浓度%(v/v)0.100.200.300.400.500.600.700.800.901.00电势mv111.797.1488.6482.6777.9374.1170.8868.0365.6263.41氧浓度%(v/v)1.502.002.503.003.504.004.505.006.007.00电势mv54.9148.8844.2040.3837.1534.3531.8829.6725.8522.62氧浓度%(v/v)8.009.0010.011.012.013.014.015.0电势mv19.817.315.1513.1511.339.658.106.65附录b 仪表的调试b1 需要强调的是，本仪表在出厂时已经严格调试，只有在下列情况下，用户才可以在详细阅读本节后对仪表进行调试： 氧势、热电势输入通道部分元件更换后； 输出通道模拟量偏离标准输出（010ma或420ma）时； 在进行下列调试时，均应断开氧量检测器加热电炉连线，以免电炉超温发生故障。b2 电路调试状态是对整个电路的调试，所以应在不带负载的情况下进行。b2.1 进入电路调试状态：打开仪表可以看到线路板左上有两个数字开关，将开关“1”置于开即on位置，并且在工作状态下长按“”键（约8钞），即进入电路调试状态。b2.2电路调试状态下的调试方法:仪表在进入电路调试状态后，交替显示，电路数据符号和数据参数符号的含义见下图：数据符号电路参数及显示p-0氧势零点（mv）p-1氧势量程（mv）p-2温度零点（）p-3温度量程（）p-4输出电流零点（ma）p-5输出电流量程（ma）每按“”键一次，参数符号增加1；用户通过“”“”键修改相应的参数值，以满足预期的要求。b2.3退出电路调试状态:长按“”键（约8钞）,将开关“1”置于开即0ff位置仪表退出电路调试状态，并且将保存所修改的数据。b2.4 氧势输入通道更换元件后，可用软件对该通道的零点、量程进行校正。调试步骤如下：b2.4.1仪表进入调试状态并使参数符号显示p-0；锆管输入端短路，led窗口显示0mv，否则可按动“”或“”键，使其显示为零。b2.4.2仪表进入调试状态使参数符号显示p-1；氧势输入端输入电势为120mv（99.9mv）。led窗口应显示120mv或99.9mv，否则可按动“”或“”键使其显示为120mv或99.9mv.b2.5热电势输入通道更换元件后，可用软件对该通道零点、量程进行校正。调试步骤如下: b2.5.1仪表进入调试状态并使参数符号显示p-2；温度计测出冷端（ad590处）的实际温度，电偶输入端短路； 按动“”或“”键，使显示温度与冷端实际温度相符为止。b2.5.2仪表进入调试状态并使参数符号显示p-3； 热电偶输入端输入700时的镍铬-镍硅电偶电势与冷端电势的差值，显示700温度如偏离700可按动“”或“”键，直至温度显示值为700为止。 b2.6输出通道模拟量零点、量程的校正调试步骤如下：b2.6.1仪表进入调试状态并使参数符号显示p-4；输出端接记录仪或电流表；这时模拟输出应为4ma否则可按动“”或“”键，使其刚好为4ma；b2.6.2仪表进入调试状态并使参数符号显示p-5；这时模拟输出应为20ma，否则可按动“”及“”键，使输出达20ma为止。 附录c 过滤器、氧化锆管、检测器内件的更换。图c.1是过滤器、氧化锆管、检测器内件的装配示意图。c.1 更换过滤器c.1.1取出氧检测器，并将其自然冷却至室温；c.1.2 旋下过滤器紧固螺钉3(共2只)；取下过滤器压盖1和过滤器2；并将表面清理干净； 1.过滤器压盖；2.碳化硅过滤器；3.过滤器紧固螺钉；4.锆管上压盖 5.锆管下压盖；6.密封圈； 7.氧化锆管； 8.压紧螺钉；9.外电极引线铂金片 10.中心管; 11.不锈钢保护管 .图c.1 过滤器、氧化锆管装配示意图c.1.3换上新的过滤器，装上压盖并旋紧紧固螺钉即可。c.2更换氧化锆管c.2.1按照c.1过滤器更换步骤取下过滤器；c.2.2旋下压紧螺钉8(共4只)；c.2.3取下锆管上压盖4；c.2.4取出氧化锆管7、密封圈6，并将表面清理干净，特别是锆管下压盖5的密封面；c.2.5换上新的密封圈、氧化锆管，氧化锆管内电极引线应折弯放在氧化锆管座的端面上，锆管插入时，使其外电极正好顶在外电极引线铂金片上，装上锆管上压盖、拧上压紧螺钉并适度旋紧(4只螺钉应对角均匀施力，以确保氧化锆管不被损坏和具有良好的密封效果)。注1.取氧化锆管7时,为防止和铂金片9,因高温下粘接在一起,而拉断铂金丝,应该左右旋转15轻微晃动、小心取出，否则拉断铂引线整支检测器需全部拆卸 、重换中心管10。2.建议检测器故障返厂修理。c.3 更换检测器内件c.3.1拆去连接电缆，并从设备上取出整支检测器。c.3.2按.c.1、c.2方法，先拆卸碳化硅过滤器和氧化锆管。c.3.3拆去检测器接线盒内和保护管11法兰相连接的4只螺丝。c.3.4抓住接线盒，从保护管内缓慢拉出内件。c.3.5更换中心管10、（当外电极引线铂金片脱断或热电偶损坏，